CN102640070B - 压力式流量控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使是温度为100℃～500℃的高温气体、也能够使用以往的温度检测器进行误差为1.0%F.S.以下的高精度的流量控制的高温气体用压力式流量控制装置。具有：阀身（VD），形成有流体通路（15、16）；阀部（V），夹设在流体通路中；阀驱动部（PE、21），驱动阀部（V）将流体通路开闭；节流机构，设在流体通路的阀部的下游侧；温度检测器（TC），检测阀部与节流机构之间的气体温度；压力检测器（P），检测阀部与节流机构之间的气体压力；运算控制装置，基于温度检测器及压力检测器的各检测值运算在节流机构中流通的气体流量并且控制阀驱动部；将温度检测器（TC）插装到从上述阀身的上表面侧朝向其内方穿设在阀部与节流机构之间的出口侧流体通路的正上方的位置处的安装孔内。

Description

压力式流量控制装置
技术领域
本发明涉及在半导体制造装置等中使用的压力式流量控制装置的改良。详细地讲，涉及通过对检测压力检测器周边的流体温度的温度传感器的安装位置和安装构造加以改良、能够通过使用以往的温度检测器的温度修正进行高精度的气体流量控制的高温流体用的压力式流量控制装置。
背景技术
作为基于流体压力及流体温度进行高温流体的流量控制的装置，以往周知有将压电元件作为驱动源的压力式流量控制装置。图16是表示其一例的图，该压力式流量控制装置的基本结构为：在阀部V的下游侧设置具有适当的口径的小孔的节流机构S（以下，称作节流孔S），检测节流孔上、下游侧的流体压力P1、P2和流体温度T，通过Qc=KP2 m（P1－P2）n（K是比例常数，m和n是常数）运算压力比（P2/P1）超过临界压力比的非临界区域（下游侧的流速是比声速慢的速度的亚声速区域）中的压缩性流体的通过节流孔S的流体流量Qc，并且在压力比（P2/P1）是临界压力比以下的临界条件（r≤rc）下通过Qc=KP1运算，进而使用上述流体温度T进行流量的温度修正及流量的零点修正。另外，在图16中，C是运算控制部，D是阀驱动部，Qs是设定流量，ΔQ是流量调整信号。
图17是表示压力式流量控制装置的一例的纵剖视图，在图17中，VD是阀身，V是阀部，S是构成节流机构的节流孔，P是压力检测器（在图17中，仅表示了压力P1的压力检测器P，检测节流孔S下游侧的压力P2的压力检测器省略了图示），PE是压电元件，K是壳体，流入的流体（以下，也有称作气体的情况）从阀部V通过节流孔S向下游侧流出。阀部V的开度通过构成阀驱动部的压电元件PE的伸缩程度调整，由此，控制节流孔S的上游侧压力P1而调整在节流孔S中流通的流体流量。
此外，图16的气体压力P1、P2的检测器或气体温度T的检测器、节流孔S等如图18所示那样一体地组装到适当的形状的阀身VD中，上述气体温度T如图18所示，通过从阀身VD的侧面插入热敏电阻温度检测器TC、使其前端位于流体通路的附近来检测，现实上检测阀身VD的内方的温度，将其假定为气体温度T。
专利文献1：特开平8－338546号公报
专利文献2：特开2003－195948号公报
专利文献3：特开2003－120832号公报
专利文献4：特开2005－10108号公报
专利文献5：特许4082901号公报。
发明内容
在图17那样的流量控制装置中，如果被测量气体的温度上升，则气体体积增加。现在，如果假定气体是比热容比1.5的理想气体、其温度从0℃绝热变化为250℃，则通过下述式8，250℃时的气体的体积V250为0℃时的体积V0的1.384倍。
［数式1］
另一方面，阀身VD的节流孔S的上游侧的流体通路其内容积几乎不变化。因此，流体通路内的250℃的气体密度为0℃时的气体密度的1/1.384倍。
因而，例如在流量Qc=KP1的运算式中，为了在气体温度为250℃时得到规定流量的气体流量，需要将250℃时的控制压力P1调整为0℃时的控制压力P1的1.384倍，现实上基于上述温度检测器TC的检测温度进行该压力调整（即温度修正）。
但是，如图18所示，热敏电阻温度检测器TC由于不是直接检测流体通路内的气体温度T的部件，所以通过阀身VD内的温度梯度，在现实的气体温度T与温度检测器TC的检测温度之间发生差异，导致流量控制精度的下降。另外，阀身VD内的温度梯度是流量控制精度的下降的原因，是因为在恒温槽内设置压力式流量控制装置而使气体温度与阀身VD的温度差为零的情况下流量控制精度大幅提高所以实证的。
此外，在作为温度检测器TC而采用比使用热电偶或白金测温电阻器的温度检测器便宜的热敏电阻温度检测器的情况下，判明随着气体温度成为高温，通过起因于热敏电阻温度检测器的个体差异的温度测量误差，有流量控制误差超过容许范围的情况。
下述表1表示测量所谓的对应于高温（～250℃）的热敏电阻温度检测器的检测温度精度的结果。在该测量中，使用图19所示的实验装置，将阀身VD设置在设定为1.8℃～100℃的恒温槽31内，将热电偶温度检测器TN、TM设置在恒温室31内和阀身VD上，将热敏电阻温度检测器TC插入设置到阀身VD的安装孔14中，检测各自的温度。热电偶温度检测器TN、TM为了确认恒温槽内的温度为恒温槽31的设定温度而使用。在表1中，“实测值”意味着热敏电阻温度检测器TC带来的检测温度，△T表示实测值与恒温槽31的设定温度的差。
［表1］
如果参照表1，则判明随着恒温槽的设定温度上升，因热敏电阻温度检测器的个体差异带来的测量误差增加，当恒温槽的设定温度为100℃时，热敏电阻温度检测器的检测温度最大发生了+5.02℃的误差。
本发明的主要目的是提供一种能够使起因于由温度检测器带来的检测温度与现实的气体温度T的差异的流量控制精度的下降尽可能少、即使是50℃～500℃的气体也能够使其流量控制误差遍及1～100%的流量范围为±1.0%F.S.（其中，F.S.是满刻度的省略）以下的高温气体用压力式流量控制装置。
本申请发明者等首先对于从图18所示的阀身VD的侧面向阀身内插装热敏电阻温度检测器TC的构造的压力式流量控制装置，如图1所示那样在阀身VD的底面及四侧面中采用作为加热用加热器的夹套加热器（ジャケットヒータ）H、通过夹套加热器H将阀身VD加热，并且使用热电偶温度检测器（未图示）测量加热器H的内侧表面温度（测量点M20）、热敏电阻温度检测器TC的安装孔内面温度（从流体通路离开约10mm的位置M10）、流体通路温度（测量点M0），测量阀身VD的温度分布。另外，阀身VD由不锈钢形成为横宽124mm、进深40mm、高度39mm，此外，在夹套加热器H中使用シンワバネス株式会社制的加热器。夹套加热器H通过面接合件等拆装自如。另外，在图1中，P是压力检测器。
图2是表示上述测量点M20、M20和流体通路中心M0间的距离与测量温度的关系的图，表示通过阀身VD的流体通路中心的进深方向（长度40mm）的温度分布。
如由图2清楚的那样，判明：由热电偶温度检测器测量出的加热器H的内表面M20、M20的温度是约284℃，热敏电阻温度检测器TC的安装孔的孔底面温度是268℃，流体通路中心M0的温度是约253℃，在流体通路中心M0的温度与热敏电阻温度检测器TC的检测温度之间发生了约14.1℃的温度差。
图3是在图2的阀身VD的温度分布及流量控制精度的测量中使用的试验装置的概略说明图。从N2气体源（0.6MPaG）起以过滤器F、压力调整器RG（调整为0.2MPaG）、流量测量器MFC、预加热配管路径HT、夹套加热器H（～250℃）、后备加热配管路径HB、真空泵VP的顺序使N2气体流通，测量上述压力式流量控制装置FCS的阀身VD的各点（例如，后述的图9的点M1～M5）的温度，并且为了进行后述的流量控制精度的评价，进行以温度为参数的各种流量测量。
图4是表示以根据图3的测量装置带来的流量测量的结果求出的阀身VD的温度为参数的流量控制精度的图，判明：在使用以往的压力式流量控制装置进行高温气体的流量控制的情况下，随着由插入在阀身的侧面中的热敏电阻温度检测器测量的气体温度即压力式流量控制装置FCS的阀身VD的温度变为高温，流量控制精度的下降变大。
此外，图5是表示根据使用图3的测量装置的流量测量结果得到的气体的设定温度、热敏电阻温度检测器TC的温度和气体温度（流体通路中心M0的由热电偶温度检测器带来的检测温度）的差与流量误差（%F.S.）的关系的图，是表示如果上述气体温度与阀身VD的检测温度（热敏电阻温度检测器TC的检测温度）的差变少则流量控制精度提高的图。
在图4及图5中，如果假定在250℃加热时2%F.S.的流量误差全部通过温度发生，则误差2%F.S.对应于热敏电阻温度检测器TC带来的检测温度与气体温度T的温度差的多少度成为问题。
另一方面，关于气体温度修正，可知在图3的试验装置中使用的试验用压力式流量控制装置FCS中，每1digit的压力式流量控制装置的流量误差（流量的偏差量）为0.077%F.S./digit。因而，为了使流量误差成为2%F.S.，需要约26digits（2%F.S.÷0.077%F.S./digit）的流量偏差。
此外，判明由热敏电阻温度检测器TC的温度监视器的情况下的AD分辨率带来的误差下的温度的偏差量是0.61℃/digits。因此，上述2%F.S.的流量误差为0.61℃/digits×26digits=15.86℃，结果，判明±1%F.S.的流量误差相当于气体温度与热敏电阻温度的差±7.93℃（15.86℃×1/2）。
另一方面，半导体制造装置用的高温气体用压力式流量控制装置通常在将多台的压力式流量控制装置以并列状配置的状态下供使用。因而，如以往的图18那样从阀身VD的侧面安装温度检测器（热敏电阻）的构造在确保温度检测器的维护用空间上存在问题，结果导致压力式流量控制装置的大型化。因此，温度检测器优选的是做成位于阀身VD的流体通路的轴心的上方、并且能够从阀身VD的上方向阀身拆装自如地安装的构造。此外，其轴心方向的安装位置优选的是设为由设在控制阀V的流体通路中的阀座及隔膜阀体构成的阀部（阀机构）的下游侧与节流孔S之间。
本发明是如上述那样基于许多使用高温流体（高温气体）的压力式流量控制装置的流量特性试验的结果开发的，技术方案1的发明以以下的结构作为发明的基本结构：具有：阀身，形成有流体通路；阀部，夹设在上述流体通路中；阀驱动部，驱动上述阀部而将上述流体通路开闭；节流机构，设在上述流体通路的上述阀部的下游侧；温度检测器，检测上述阀部与上述节流机构之间的气体温度；压力检测器，检测上述阀部与上述节流机构之间的气体压力；运算控制装置，基于上述温度检测器及压力检测器的各检测值运算在节流机构中流通的气体流量并且控制上述阀驱动部；上述温度检测器插装在从上述阀身的上表面侧朝向其内方穿设在上述阀部与节流机构之间的出口侧流体通路的正上方的位置处的安装孔内。
此外，本发明的特征在于，在上述温度检测器是热敏电阻温度检测器的情况下，上述运算控制装置包括：检测值修正机构，将上述热敏电阻温度检测器的温度检测值的误差修正；压力修正机构，基于由该检测值修正机构修正后的修正值，将由上述压力检测器检测出的压力值修正。
本发明在一实施方式中，上述检测值修正机构基于关于上述热敏电阻温度检测器的检测温度的温度特性，将由上述热敏电阻温度检测器检测出的气体温度的误差修正。
此外，本发明在一实施方式中，上述温度特性通过由两个以上的不同的温度得到的近似式建立了关系。
此外，本发明在一实施方式中，上述近似式是下述式1。
Y=aX+b （式1）
（其中，Y是与热敏电阻温度检测器带来的检测温度对应的温度，X是与热电偶或白金测温电阻器带来的气体测量温度对应的温度，a及b是按照热敏电阻温度检测器的个体决定的常数。）
在上述式1中，优选的是利用在20～26℃的范围中假定为Y=X的假设。
此外，上述阀身优选的是做成下述结构：由阀主体、固定在该阀主体的一个侧面上的具有流体入口侧接头的流体入口侧连接部、和固定在阀主体的另一侧面上的具有流体出口侧接头的流体出口侧连接部形成，并且，在阀主体的与流体入口侧连接部对置的位置上设有过滤器保持部，此外在阀主体的与流体出口侧连接部对置的位置上设有节流机构保持部。
此外，优选的是，还具备设在上述阀身的外侧面上、用来将在上述流体通路中流通的气体的温度保持为设定温度的加热用加热器。
进而，优选的是，上述加热用加热器是将阀身加热到50℃～500℃的平板状的加热器或夹套型的加热器。
检测上述流体温度的温度检测器优选的是热敏电阻、白金侧温电阻器、或热电偶等温度检测器。
优选的是，使设在上述出口侧流体通路的正上方的流体温度检测器的安装孔为具有适当的深度的孔，并且使其底面与出口侧流体通路的上壁面的距离为0.1～5.0mm。
上述压力式流量控制装置的流量控制精度优选的是在气体的温度为50℃～500℃的范围中流量误差为1.0%F.S.以下。
上述流体温度检测器的固定优选的是，在向安装孔内插装的流体温度检测器的上方载置衬垫、将该衬垫的上表面通过设在形成控制阀的筒体保持件的下方的凸缘部分推压固定。
此外，压力检测器及温度检测器优选的是与上述阀身分体构成、为组合到阀身上的结构。
在本发明中，仅通过做成使用以往使用的热敏电阻温度检测器或电阻温度检测器、并使其安装位置为阀身的流体出口侧的节流机构附近的位置、并且从阀身的上方插装温度检测器的结构，就能够将50℃～500℃的高温气体遍及1～100%的流量范围、以流量误差±1.0%F.S.以下的精度进行流量控制，起到非常高的实用的用途。
此外，在有关本发明的压力式流量控制装置中，在作为温度检测器而使用热敏电阻温度检测器的情况下，通过将因热敏电阻温度检测器的个体差异带来的温度测量误差修正，能够提高流量控制精度。
此外，在有关本发明的压力式流量控制装置中，由于做成了将温度检测器从阀身的上表面侧向阀身内插装的结构，所以即使在将压力式流量控制装置以并列状排列了许多的情况下也能够容易地进行流体检测器的维护检修。结果，能够实现装入压力式流量控制装置的气体供给装置等的大幅的小型化。
进而，由于在阀主体的流体出口侧通路的正上方位置配设流体温度检测器、进行限制以使流体温度检测器的底面与流体出口侧通路上壁面的间隔为0.1～5.0mm，所以几乎没有流体温度检测器带来的检测温度与实际的流体温度的差异，结果能够进行非常正确的流体流量的温度修正，能够得到较高的流量控制精度。
附图说明
图1是设有加热用加热器的以往的压力式流量控制装置的阀身的概要图。
图2是表示将压力式流量控制装置的阀身通过加热器加热到250℃时的距流体通路中心的温度分布的一例的图。
图3是在压力式流量控制装置的阀身的温度分布及流量控制精度测量中使用的测量装置的说明图。
图4是表示将图1的阀身加热到各温度时的流量控制精度特性的线图。
图5是表示将图1的阀身通过夹套加热器加热为各温度时的气体温度（流体通路中心温度）与阀身检测温度的差的实测量值及该温度差的发生时的流量偏差（流量误差）的计算值的线图。
图6是在有关本发明的高温气体用压力式流量控制装置中使用的阀身的俯视图。
图7是将构成图6的阀身的阀主体部分的详细结构部分切开表示的纵剖视图。
图8是表示图7的变形例的纵剖视图。
图9是表示使用图6的阀身的情况下的阀身内部的各点的、热电偶（温差电偶）带来的温度测量值的说明图。
图10是将图6的阀身通过夹套加热器加热到250℃时的各部的温度检测器的测量值（摘录）的图。
图11是表示有关本发明的高温气体用压力式流量控制装置的主要部的立体图。
图12是将热敏电阻温度检测器的检测温度的温度特性近似的曲线图。
图13是表示有关本发明的压力式流量控制装置的另一实施方式的控制框图。
图14是图13所示的压力式流量控制装置的功能框图。
图15是表示将图14所示的压力式流量控制装置的热敏电阻温度检测器带来的检测温度误差修正、通过修正后的温度将检测压力修正的次序的流程图。
图16是以往的压力式流量控制装置的控制系統的概要图。
图17是以往的压力式流量控制装置的纵剖概要图。
图18是表示以往的压力式流量控制装置的阀身VD部分的俯视概要图。
图19是表示用来测量热敏电阻温度检测器的测量精度的实验装置的概略结构图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
图6是在有关本发明的压力式流量控制装置中使用的阀身VD的俯视图，阀身VD由流体入口侧接头1、流体出口侧接头2、气体入口侧连接部3、气体出口侧连接部4、和阀主体5形成，在阀主体5的上游侧固定着气体入口侧连接部3，在其上设有流体入口侧接头1。阀主体5的下游侧也是同样的，气体出口侧连接部4向阀主体5气密地安装，在该气体出口侧连接部4的出口侧设有流体出口侧接头2。
流体通路在阀身VD的中心轴线方向上水平地穿设，在中央的阀主体5中，气密地载置、固定构成阀部V等的各种部件。另外，在图6中，6、7是垂直方向的流体通路，8、9是气体泄漏检查孔，10、11是各种检测器等的安装孔，13是螺栓孔，14是温度检测器安装孔。
在本件发明中，在阀身VD的阀主体5的气体出口侧连接部4侧穿设有温度检测器安装孔14，在其中插装固定着气体温度检测用的热敏电阻温度检测器TC。另外，在本实施方式中，作为温度检测器而使用热敏电阻，但当然也可以是热电偶或白金测温电阻器等。
此外，上述温度检测器安装孔14的底面尽可能接近于流体通路更适合，但在本实施方式中，考虑流体通路壁面的耐压等，在与流体通路之间，在0.1～5.0mm、优选的是0.3～1.5mm、更优选的是0.5～1.2mm厚度的壁厚部残留的深度中穿设安装孔14。
图7是表示阀主体5的部分放大剖视图的图，在图7中，14是温度检测器安装孔，15、16是流体通路，17是构成阀部V的阀座，18是构成阀部V的金属隔膜阀体，19是弹簧（蝶形弹簧），20是隔膜推压部，PE是构成阀驱动部的压电元件，21是收容有压电元件PE的筒体，22是耐热O形环，23是过滤器保持部，24是节流孔保持部，TC是热敏电阻温度检测器，P是压力传感器，26是筒体保持件，27是隔膜推压部金属零件，28是固定用螺栓，30是推压部适配器。另外，除了热敏电阻温度检测器TC的安装位置以外，阀主体5的内部构造及阀驱动机构在特开2003－120832号等中是公知的，所以其详细的说明省略。
温度检测器安装孔14穿设在阀主体5的气体出口侧的水平的流体通路16的横向尺寸的大致中央的上方位置。流体通路16的顶棚壁与安装孔14的底面之间的壁厚尺寸t如上述那样设定为0.1～5.0mm（这里是约0.5mm）。热敏电阻温度检测器TC插入在温度检测器安装孔14中，虽然没有图示，但例如可以通过向形成在阀身VD的侧方的螺孔中螺入固定用螺纹件来固定。
图8是图7所示的实施方式的变更形态，温度检测器安装孔14的位置与图7的形态不同。图8所示的热敏电阻温度检测器TC形成为短圆柱状，衬垫25形成为圆柱状，载置在向安装孔14内插装的热敏电阻温度检测器TC的上方。此外，在该衬垫25的中央设有导线的引出孔（未图示），其上壁面通过设在筒体保持件26的下方的凸缘部分、通过固定用螺栓28的拧入而推压固定。
图9及图10是表示通过图3所示的流量测量装置实测的图6的阀身各部的温度和其温度上升的状态的图，M1是阀身的入口侧的侧块，M2是阀身的阀主体的入口侧，M3是阀主体的隔膜的上表面，M4是检测本发明中所述的改善后的气体温度的温度检测器（热敏电阻温度检测器）的安装位置，M5是分别设在阀身出口侧的侧块上的温度检测位置，表示分别从流体通路（气体通路）离开1mm的位置的躯体的内部温度。
另外，阀身VD由阀主体5、气体入口侧连接部3和流体出口侧连接部4构成，气体入口侧连接部（气体入口侧侧块）3及流体出口侧连接部（气体出口侧侧块）4被向阀主体5分别气密地螺纹止动固定。此外，在各连接部（侧块）3、4上分别一体地设有流体入口侧接头1、流体出口侧接头2。
如由图9及图10清楚的那样，通过加热器H的加热升温到250℃附近的阀身VD的流体通路上的各点（M1～M5）的温度分布随着加热时间的经过而成为一定的稳定的温度状态，各点间的温度幅度为±3.0℃以下。结果，可知在流体通路内流通的气体的温度幅度也为±3.0℃以下的值。
进而，判明了M1～M5的气体温度T的平均为约253.1℃、与将图9所示的从阀主体5的侧面朝向内方形成的热敏电阻温度检测器的以往的安装孔的底位置（M6）通过热电偶温度检测器测量的检测温度（约267.2℃）的温度差为14.1℃。
另外，图11是表示使用有关本发明的阀身的高温气体压力式流量控制装置的立体图的图，阀身VD的底面及四侧面被平板状加热器H包围，其外方受绝热件TS保护。另外，根据气体，也有需要加热到500℃附近的，在这样的情况下，为了控制它而需要将阀身通过加热器H加热到500℃左右，关于传感器关联，需要能够测量到500℃左右。
在本发明中，如图9及图10所示，在流体通路内流通的现实的气体温度与热敏电阻温度检测器TC带来的检测温度的差异如上述那样为±3.0℃以下。结果，高温气体用压力式流量控制装置的流量控制精度也大幅地提高，在使用图6的流量测量装置的测试中，可以确认在气体温度50℃～250℃下、遍及10～100%的流量范围、流量误差为±1.0%F.S.以下。
另外，为该流量控制精度试验提供的高温气体用压力式流量控制装置是图11所示的株式会社フジキン制 品号FCSP7002－HT250－4J2－F100A号［额定流量（F.S.流量）2.6～2550SCCM，加热器加热温度范围～250℃（Max300℃），节流孔内径18～660μm，流体通路口径4.35mm，1次侧气体压力Max300KPaabs（200KPaG），2次侧真空］。
接着，对将起因于热敏电阻温度检测器TC的个体差异的测量误差修正的实施方式以下进行说明。
如已经说明那样，以往，在压力式流量控制装置中，基于通过热敏电阻温度检测器TC测量的温度，将由压力检测器P检测到的压力值P1修正。该压力的修正例如通过下述式2，当由热敏电阻温度检测器TC测量的温度从T0变化为T1时将由压力检测器P检测到的压力P修正为压力P’。另外，温度T0通常是初始设定温度，例如可以设定室温。
［数式2］
热敏电阻温度检测器TC带来的检测温度如表1所示那样判明，（i）因为个体差异，在测量误差（△T）中有离散，（ii）在室温附近几乎没有误差，或者即使有误差，也是对流量控制精度没有影响的程度，（iii）有从室温附近随着测量温度的上升而测量误差（△T）逐渐向正侧变大的倾向，另一方面，（iv）在比室温附近低的温度下，向负侧发生误差。所以，如果利用该倾向，则能够将热敏电阻温度检测器TC的检测温度的温度特性用直线近似。
图12将以直线近似热敏电阻温度检测器TC的检测温度的温度特性的曲线图用实线表示。在图12中，Y轴（纵轴）是对应于热敏电阻温度检测器TC的检测温度的温度，X轴（横轴）是对应于设定温度的温度。这里，设为“对应的温度”，如在下述中说明那样，是因为该温度包括实测的情况和没有实际测量的情况。在图12中用虚线表示的直线表示对应于热敏电阻温度检测器TC的检测温度的温度等于对应于设定温度的温度的理想的状态，表示近似式的实线为了容易理解而将倾斜夸张地表示。
上述设定温度在实测的情况下，使用热电偶或白金测温电阻器那样的高精度的温度检测器测量气体温度，保证与实际的气体温度的误差与热敏电阻温度检测器TC相比测量误差足够小。上述设定温度例如可以使用受检测气体温度的热电偶温度检测器PID控制的夹套加热器H的该热电偶温度检测器的检测温度。
近似式用Y=aX+b表示，常数a、b按照热敏电阻温度检测器TC的个体决定。该常数a、b两点测量（X、Y），如果解联立方程式则求出。如果求出常数a、b，则通过将热敏电阻温度检测器TC的任意的检测温度（Y）代入到近似式Y=aX+b中对X求解，能够通过下述式3得到修正为理想温度的温度（X）。另外，该情况下的式3的修正后的温度（X）是通过计算求出的温度，是没有实际测量的温度。
［数式3］
如果参照表1，则可知在室温附近，测量误差小到能够忽视对流量控制精度的影响的程度，所以当计算近似式Y=aX+b的常数a、b时，也可以将室温附近的温度、例如20～26℃的范围的温度假定为X=Y、将实测省略一部分。例如，如果将室温T0设定为22℃，则近似式为22=22a+b，如果在100℃～250℃的任意的设定温度（X）下得到热敏电阻温度检测器TC的检测温度（Y），则能够建立联立方程式，能够解联立方程式而求出常数a、b。例如，如果相对于150℃的设定温度（X）、热敏电阻温度检测器TC的检测温度（Y）是153℃，则根据这些数值得到153=150a+b，通过解与22=22a+b的联立方程式，计算常数a、b。另外，此情况下的X=Y=22℃也是不取决于实测的预先设定的温度。
在作为压力修正机构的上式2中，通过将修正为理想温度的温度代入到式2的T1中、将由压力检测器P检测到的压力代入到式2的P中、并且将初始设定温度代入到式2的T0中，能够得到修正后的压力P’。
使用如上述那样修正后的压力P’，压力式流量控制装置与以往同样，在压力比（P2’/P1’）是临界压力比以下的临界条件（r≤rc）下，将流体流量Qc在运算控制装置C中通过Qc=KP1’运算，进行反馈控制以成为设定流量Qs。另外，压力比超过临界压力比的非临界区域中的压缩性流体的通过节流孔S的流体流量Qc通过Qc=KP2’m（P1’－P2’）n（K是比例常数，m和n是常数）运算，被反馈控制以成为设定流量Qs。
参照控制框图（图13）、功能框图（图14）及流程图（图15）说明上述温度修正及压力修正。
图13所示的控制框图例示了在节流机构S的下游侧不具备压力检测器的类型、即在临界条件下使用的压力式流量控制装置。如图13所示，在气体源40与真空泵VP之间连接着阀身VD，通过驱动真空泵VP，能够达到临界条件。将热敏电阻温度检测器TC及压力检测器P的各检测信号通过放大器41、42放大，通过A/D变换器43、44变换为数字信号后，向运算控制装置C发送。
夹套加热器H通过与压力式流量控制装置的运算控制装置C另外设置的温度控制装置45基于热电偶温度检测器46的检测值进行PID控制，以成为设定温度。将热电偶温度检测器46的检测值作为温度显示在温度显示监视器47上。为了进行气体温度调节，将连接气体源40和压力式流量控制装置的阀身VD的配管类也通过加热装置48加热。
如图14的功能框图所示，将由热敏电阻温度检测器TC检测出的检测温度通过检测值修正机构50修正了因热敏电阻温度检测器TC的个体差异带来的测量误差后，基于该修正后的温度通过压力修正机构51将压力修正，通过修正后的压力运算出流量Qc，进行流量控制，以使运算出的流量Qc成为设定流量Qs。
最初，将初始设定温度T0、优选的是将室温（20～26℃）通过输入装置52（图13）输入到运算控制装置C中。例如，半导体制造装置的清洁室内一般室温被管理为一定温度，所以能够采用该温度。此时，夹套加热器H也可以通过将电源开启、使加热器关闭、在不加热的状态下显示气体温度，将显示在温度显示监视器47上的显示温度作为初始设定温度T0输入到运算控制装置C中。将输入的初始设定温度T0作为（X0，Y0）=（T0，T0）存储到运算控制装置C内的存储部53中（步骤1）。
接着，设定为夹套加热器H的设定温度、即与初始设定温度T0不同的温度、优选的是100℃以上的温度T1，并且向运算控制装置C输入温度T1。如果夹套加热器H的温度显示监视器47表示设定温度，则将压力式流量控制装置的温度显示监视器55的显示温度T2（由热敏电阻温度检测器检测出的温度）通过输入机构52输入到运算控制装置C中。将运算控制装置C输入的温度T1、T2作为（X1，Y1）=（T1，T2）存储到运算控制装置C的存储部53中（步骤2）。
在运算控制装置C中，CPU54根据存储在存储部53中的下述式4和（X0，Y0）、（X1，Y1）计算常数a（步骤3），接着使用计算出的a计算常数b（步骤4）。
［数式4］
［数式5］
将计算出的常数（a，b）存储到运算控制装置C的存储部53中。
在被夹套加热器H加热到一定温度的状态下，运算控制装置C的CPU54根据存储在存储部53中的下述式6、由式4及式5求出的常数（a，b）、和热敏电阻温度检测器TC的检测温度T，通过运算计算修正后温度Ta（步骤5）。将计算出的修正后温度Ta存储到存储部53中。
［数式6］
进而，运算控制装置C的CPU54通过在存储在存储部53中的上述式2的T中代入由式6求出的修正后温度Ta、在式2的T0中代入存储在存储部53中的初始温度T0而进行数值运算，如下述式7所示，计算修正后的压力P’（步骤6）。将计算出的压力P存储到存储部53中。
［数式7］
通过如上述那样修正后的压力P’控制压力式流量控制装置。通过压力P’控制压力式流量控制装置的方法可以采用以往的公知的方法。另外，由式6得到的修正后温度Ta也在流量运算式Qc=KP1’的比例常数K的计算中使用。
如由上述说明清楚的那样，在通过检测值修正机构50将因热敏电阻温度检测器TC的个体差异带来的测量误差修正为理想温度后，使用修正后的温度，通过压力修正机构51将检测压力修正，所以能够使因热敏电阻温度检测器TC的个体差异带来的流量控制误差减小，即使是250℃的高温气体，也能够以高精度控制其流量。
此外，如上述那样，检测值修正机构及压力修正机构通过记录在存储部53中的程序（修正程序）执行修正处理，所以如果在不是高温用的以往的压力式流量控制装置中安装夹套加热器H、在阀身VD的适当位置上加工温度检测器安装孔、装入修正程序，则能够作为高温用使用。
另外，在上述实施方式中，将热敏电阻温度检测器TC的测量精度的温度特性用两点的（X，Y）直线近似，但为了使近似精度提高，例如也可以增加测温点数、通过样条插补或最小二乘法用直线或曲线近似。此外，也可以将储存有关于热敏电阻温度检测器TC的测量精度的温度特性的预先测量的数据的修正表存储在存储部53中、将对应于热敏电阻温度检测器TC的测量值的修正温度输出。
[0100] 附图标记说明
V 阀部
VD 阀身
PE 驱动用压电元件
TC 热敏电阻温度检测器
P 压力检测器
K 壳体
H 夹套加热器（加热用加热器）
TS 绝热件
S 节流孔（节流机构）
T 气体温度
C 运算控制部
D 阀驱动部
Qs 设定流量
ΔQ 流量调整信号
1 流体入口侧接头
2 流体出口侧接头
3 流体（气体）入口侧连接部（入口侧侧块）
4 流体（气体）出口侧连接部（出口侧侧块）
5 阀主体
6 流体（气体）通路（垂直方向）
7 流体（气体）通路（垂直方向）
8 流体（气体）泄漏检查孔兼检测器安装孔
9 流体（气体）泄漏检查孔兼检测器安装孔
10 检测器安装孔
11 检测器安装孔
13 螺栓孔
14 温度检测器安装孔
15 入口侧流体通路（水平方向）
16 出口侧流体通路（水平方向）
17 阀座
18 隔膜阀体
19 弹簧（蝶形弹簧）
20 隔膜推压部
21 筒体
22 O形环
23 过滤器保持部
24 节流机构（节流孔）保持部
25 衬垫
26 筒体保持件
27 隔膜推压部金属零件
28 固定用螺栓
30 金属密封金属零件。

Claims (12)

1.一种压力式流量控制装置，其特征在于，
具有：
阀身，形成有流体通路；
阀部，夹设在上述流体通路中；
阀驱动部，驱动上述阀部而将上述流体通路开闭；
节流机构，设在上述流体通路的上述阀部的下游侧；
温度检测器，检测上述阀部与上述节流机构之间的气体温度；
压力检测器，检测上述阀部与上述节流机构之间的气体压力；
运算控制装置，基于上述温度检测器及压力检测器的各检测值运算在节流机构中流通的气体流量并且控制上述阀驱动部；
上述温度检测器插装在安装孔内，所述安装孔从上述阀身的上表面侧朝向其内方穿设在上述阀部与节流机构之间的出口侧流体通路的正上方的位置处；
使温度检测器的安装孔为具有规定的深度的孔，并且使温度检测器的安装孔的底面与出口侧流体通路的上壁面的距离为0.1～5.0mm。
2.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，
上述温度检测器是热敏电阻温度检测器；
上述运算控制装置包括：
检测值修正机构，将上述热敏电阻温度检测器的温度检测值的误差修正；
压力修正机构，基于由该检测值修正机构修正后的修正值，将由上述压力检测器检测出的压力值修正。
3.如权利要求2所述的压力式流量控制装置，其特征在于，上述检测值修正机构基于关于上述热敏电阻温度检测器的检测温度的温度特性，将由上述热敏电阻温度检测器检测出的气体温度的误差修正。
4.如权利要求3所述的压力式流量控制装置，其特征在于，上述温度特性通过由两个以上的不同的温度得到的近似式表示。
5.如权利要求4所述的压力式流量控制装置，其特征在于，
上述近似式是下述式1，
Y=aX+b ･･･（式1）
其中，Y是与热敏电阻温度检测器带来的检测温度对应的温度，X是与热电偶或白金测温电阻器带来的气体测量温度对应的温度，a及b是按照热敏电阻温度检测器的个体决定的常数。
6.如权利要求5所述的压力式流量控制装置，其特征在于，在上述式1中，利用在20～26℃的范围中假定为Y=X的假设。
7.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，将上述阀身设为下述结构的阀身：由阀主体、固定在该阀主体的一个侧面上的具有流体入口侧接头的流体入口侧连接部、和固定在上述阀主体的另一侧面上的具有流体出口侧接头的流体出口侧连接部形成，并且，在上述阀主体的与流体入口侧连接部对置的位置上设有过滤器保持部，此外在上述阀主体的与流体出口侧连接部对置的位置上设有节流机构保持部。
8.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，还具备设在上述阀身的外侧面上、用来将在上述流体通路中流通的气体的温度保持为设定温度的加热用加热器。
9.如权利要求8所述的压力式流量控制装置，其特征在于，上述加热用加热器是将上述阀身加热到50℃～500℃的平板状的加热器或夹套型的加热器。
10.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，具备在气体温度为50℃～500℃的范围中流量误差为1.0%F.S.以下的流量控制精度。
11.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，上述阀驱动部是层叠型压电元件，通过将保持该阀驱动部的筒体保持件安装在上述阀身上、并且在向上述安装孔内插装的温度检测器的上方载置衬垫、将该衬垫的上表面通过设在上述筒体保持件上的凸缘部分推压固定，将上述温度检测器向上述阀身固定。
12.如权利要求1所述的压力式流量控制装置，其特征在于，压力检测器及温度检测器与上述阀身分体构成，为组合到阀身上的结构。
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